極光未必有看上去那么“美”

吳婧怡

北京時(shí)間2023年12月1日19時(shí)左右，位于我國(guó)最北端的漠河再一次出現(xiàn)了明顯的極光現(xiàn)象。此后，北京北部也出現(xiàn)了有記錄以來(lái)的第二次極光，內(nèi)蒙古額爾古納市多地首次發(fā)現(xiàn)極光現(xiàn)象……不少網(wǎng)民疑問(wèn)：是什么導(dǎo)致2023年漠河經(jīng)常出現(xiàn)極光，又是什么導(dǎo)致極光“光顧”北京這樣緯度相對(duì)較低的地區(qū)呢？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，主要原因可以歸納為兩個(gè)方面：一是地球磁極的位置正在逐漸向俄羅斯與我國(guó)的方向漂移，二是2023年經(jīng)常有強(qiáng)磁暴現(xiàn)象的發(fā)生。

“磁極”是什么？磁極就是地球磁場(chǎng)南北極。地球的磁軸（也就是連接地球磁場(chǎng)南北極的假想直線）與地球的自轉(zhuǎn)軸具有一定夾角，這就導(dǎo)致大多數(shù)極光出現(xiàn)的位置雖然在地理極區(qū)附近，卻并不是環(huán)繞著地理極點(diǎn)的。有意思的是，地球磁軸與自轉(zhuǎn)軸的夾角并不是固定不變的，也就是說(shuō)磁極所對(duì)應(yīng)的地理位置可以發(fā)生變化。磁極附近的區(qū)域通常更容易出現(xiàn)極光現(xiàn)象。

21世紀(jì)以來(lái)，北半球的磁極位置，正在從加拿大方向越過(guò)極區(qū)，逐漸向俄羅斯與我國(guó)“東漂”而來(lái)，這意味著當(dāng)磁暴發(fā)生時(shí)，在我國(guó)看見極光的概率會(huì)比之前高一些。如果想知道什么時(shí)候能看到極光，可以關(guān)注地磁暴的預(yù)報(bào)信息。當(dāng)預(yù)計(jì)有非常強(qiáng)烈的地磁暴發(fā)生時(shí)，就有很大概率可以看到極光。當(dāng)然就目前而言，極光還是更容易出現(xiàn)在我國(guó)緯度較高的地區(qū)。

前文提及的“磁暴”，是指地球磁場(chǎng)的全球性劇烈擾動(dòng)，一般是由太陽(yáng)風(fēng)暴引起的，太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)使太陽(yáng)噴發(fā)出能量很高、超聲速的物質(zhì)。而“強(qiáng)磁暴”的產(chǎn)生過(guò)程是這樣的：能量很高、超聲速的物質(zhì)到達(dá)地球后會(huì)壓縮地球的磁場(chǎng)，造成地球磁場(chǎng)的擾動(dòng)，這樣一來(lái)，如果物質(zhì)具有南向磁場(chǎng)（即與地球磁場(chǎng)的方向相反），則會(huì)引起更加劇烈的擾動(dòng)。可以用“電吹風(fēng)吹頭發(fā)”類比太陽(yáng)風(fēng)暴噴射物質(zhì)到達(dá)地球的過(guò)程：當(dāng)我們以不同溫度、不同風(fēng)速的風(fēng)（對(duì)應(yīng)不同能量與速度的太陽(yáng)物質(zhì)）吹頭發(fā)時(shí)，感受到的風(fēng)吹頭發(fā)的程度（對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)擾動(dòng)程度）都是不一樣的。

詩(shī)人屈原在《天問(wèn)》中用“龍”這一意象來(lái)描述極光，形象地將其稱為“燭龍”，并發(fā)問(wèn)：“日安不到，燭龍何照？”意思是：太陽(yáng)照不到的地方，極光是如何亮起來(lái)的呢？現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，太陽(yáng)噴發(fā)出的物質(zhì)裹挾著磁場(chǎng)到達(dá)地球，使得地球磁場(chǎng)發(fā)生劇烈擾動(dòng)，導(dǎo)致更多的高能粒子沿磁力線進(jìn)入兩極地區(qū)的大氣，通過(guò)碰撞激發(fā)大氣分子/原子發(fā)光，這就是極光。

值得一提的是，中緯度極光大多是紅色的，而不是我們印象中常見的綠色，但是這兩種顏色的極光又都是由氧原子內(nèi)的電子躍遷產(chǎn)生的，所以是什么導(dǎo)致它們的顏色不同呢？其實(shí)就是氧原子的能量和所處的海拔不同。中緯度極光位于250千米至400千米的高度，而極區(qū)極光位于100千米左右的高度，這也使得中緯度極光的能量比極區(qū)極光的能量要低，能量與波長(zhǎng)是成反比的，所以中緯度極光的波長(zhǎng)比極區(qū)極光的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，也就是從波長(zhǎng)較短的綠光變成了波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光。在2023年12月1日漠河出現(xiàn)的極光中，能看到綠色，這很大程度上說(shuō)明此次地磁暴非常強(qiáng)烈。

極光很美，但背后的磁暴事件卻對(duì)人類的生產(chǎn)生活有巨大威脅。清朝咸豐己未年的《欒城縣志》上，有著“赤氣起于西北”的記載，這對(duì)應(yīng)的是1859年9月的“卡靈頓事件”。根據(jù)史料記載，“卡靈頓事件”造成了長(zhǎng)達(dá)8天的惡劣天氣。所幸那時(shí)的人類社會(huì)主要依靠蒸汽機(jī)和人力，還沒(méi)有無(wú)線電通信和電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，“卡靈頓事件”并未給地球帶來(lái)過(guò)于嚴(yán)重的災(zāi)難。

但到了現(xiàn)代就不一樣了——1989年3月的一天晚上，伴隨著強(qiáng)烈的極光活動(dòng)，加拿大魁北克省的供電網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓，全省陷入長(zhǎng)達(dá)9個(gè)小時(shí)的黑暗和寒冷之中。與此同時(shí)，美國(guó)、日本的通信衛(wèi)星出現(xiàn)異常，全球無(wú)線電通信信號(hào)受到極大干擾。這次事件雖然不如“卡靈頓事件”強(qiáng)烈，但它對(duì)人類生活有著更大的影響。據(jù)估算，假設(shè)“卡靈頓事件”發(fā)生在今天，它直接導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失能夠達(dá)到數(shù)萬(wàn)億美元。

這一次的地磁暴事件雖然遠(yuǎn)沒(méi)有“卡靈頓事件”時(shí)強(qiáng)烈，但是它也可能讓衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的誤差增大、極區(qū)輻射增強(qiáng)，從而導(dǎo)致其跨極區(qū)飛行風(fēng)險(xiǎn)的增加，甚至有可能影響到信鴿的活動(dòng)。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，在中緯度地區(qū)看到強(qiáng)烈的極光，對(duì)我們的日常生活來(lái)說(shuō)未必有看上去那么“美”。

（源自《中國(guó)青年報(bào)》）

責(zé)編：馬京京